苏州市市政工程设计院新建办公楼塔吊基础设计论文.pdf

浅谈紧邻深基坑的塔吊的基础浅谈紧邻深基坑的塔吊的基础 设计及安全性验算设计及安全性验算 黄卫星 苏州第一建筑集团有限公司 摘要 本文通过工程实例 介绍对紧邻深基坑的塔吊基础的设计及安全性验算的过程 以 供借鉴 关键词 塔吊 基础设计 桩身稳定性 安全性验算 1 1 1 1工程概况工程概况 苏州市市政工程设计院新建办公楼工程 位于苏州市工业园区创意产业园 C 8 地块 工程总建筑面积 14500 2 m 地下二层 地上七 层 地上建筑高度为 25 7m 地下基础埋深 为 8 65m 基坑四周距离红线只有 5m 的余地 见总平面图 为了满足施工运输的要求 的 拟在基坑南侧 紧邻基坑 安装一台 QTZ60 塔吊 臂长 55m 近端最大起重量为 6t 远端最大起重量为 1 2t 塔机一次性安装 到顶 安装高度为 37m 2 2 2 2地基岩土特征地基岩土特征 根据勘察资料 塔吊地基岩土层主要参 数如表1所示 根据勘察报告 场地内地下水 主要有3层 上层滞水 潜水 微承压水及承 压水 这三层地下水水位埋深均在塔吊基础 下方 故对塔吊基础的开挖没有影响 3 3 3 3塔吊基础设计及安全性验算塔吊基础设计及安全性验算 由于塔吊基础离深基坑太近 在设计塔 吊基础时 主要考虑了以下几点 1 塔吊在 运行时是否会向基坑方向倾倒 2 塔吊在运 行时是否会对周边的基坑围护有影响 我们 拟采用四桩承台塔吊基础 即4根 800的灌 注桩支撑整个塔吊基础 桩中心距塔吊基础 边为0 8m 桩中心距为3 4m 桩沿塔吊基础 中心对称轴在基础四个角对称布置 3 13 13 13 1 塔吊及基础的基本参数塔吊及基础的基本参数 塔吊型号 QTZ60 塔吊基础距离基坑围护桩距离 0 3m 塔身宽度B 1 618m 塔吊的倾覆弯矩 2150kN m 塔吊传给基础的竖直力 450kN 塔吊传给基础的水平力为 70kN 基础承台宽度 Bc 5 0m 基础承台厚度 Hc 1 35m 表 1 岩土层主要参数建议值表 层号土层名称 极限侧阻力标 准值 预制桩 qsk kPa 极限侧阻力标准值 灌注桩 qsk kPa 极限端阻力 标准值 qpk kPa kN m 3 c kPa o 素填土 18 3 1010 粘土7065 19 44112 7 粉质粘土4035 18 62714 8 粉质粘土夹粉土4540 18 72614 5 1粉质粘土4035 18 72514 3 粉砂5045 18 73 3 q 30 8 q 粉质粘土夹粉土4540 18 62714 5 粉质粘土55503000 1粉质粘土70654500 粉砂5045 注 根据经验灌注桩的极限侧阻力标准值略比预制桩的极限侧阻力标准值小 表中灌注桩的极限侧阻力标 准值为经验值 3 23 2 矩形承台弯矩计算矩形承台弯矩计算 计算简图见图 1 3 33 3 矩形承台配筋计算矩形承台配筋计算 根据 混凝土结构设计规范 GB50010 2002 承台自重 第 7 2 条 计算承台底面配筋 843 75kN251 3555Gk 1 桩顶竖向力的计算 根据 建筑桩基技术规范 JGJ94 2008 第5 1 1条 经计算 桩顶竖向力标准值 mmx03 16 50003 140 1 1036 14802 13001300 6 2 2 3820 300 03 1650003 140 1 mmAs 因此 塔吊基础的底面和顶面可按塔吊说明 书进行配筋 33 25 Asx Asy 16200mm 2 满 足要求 3 43 4 矩形承台截面抗剪切计算矩形承台截面抗剪切计算 桩顶竖向力设计值 根据 建筑桩基技术规范 JGJ94 2008 第5 9 14 条 得XY方向桩对矩形承台的最 大剪力为V 2 1014 17 2028 34kN 考虑承 2 矩形承台弯矩的计算 台配置箍筋的的情况 斜截面受剪承载力满 根据 建筑桩基技术规范 JGJ94 2008 足下面公式 第5 9 2条 计算弯矩设计值 o sv yot h S A fbhfV 1 75 1 压力产生的承台弯矩 经过计算承台已满足抗剪要求 只需构造配 箍筋 3 53 5 桩长验算桩长验算 1 单桩总极限侧阻力标准值计算 由于塔吊基础紧靠基坑边 因此为了 偏于安全考虑 将地下室底板 地下室 底板标高为 8 25 米 底板厚 400mm 上 的土对桩的侧阻力忽略不计 桩长 27 米 桩顶标高为 1 65 米 isikSKlquQ 2132 6KN21 75 28 65403 6451 135 4 3402 2358 65 10 55 652 512Qsk kN73 830 1 74 1 72150 4 1 4 843 75450 2 1N 2 kN17 0141 2 1 72 21 72150 4 1 4 843 75450 2 1N 2 m1480 36kN1 618 3 4830 73MM y1x1 770 61kN 2 1 72 21 72150 4 843 75450 N 2 2 单桩总极限端阻力标准值计算 持力层为 粉质粘土夹粉土 由于地 质报告未给出极限端阻力标准值 取Qpk 0 3 单桩竖向承载力标准值计算 2 10 tan40 25 62 0 7 20 0 84 1 1kN m 2 第二层土标高为 1 75m 至 10 55m a2E 25 62 tan 2 45 12 7 2 2 41 tan 45 12 7 2 25 62 0 64 82 0 8 49 2kN m 2 下a2E 25 62 19 4 8 8 tan 2 38 65 2 41 4 单桩竖向承载力特征值计算 由于桩顶竖向力标准值 N 770 61kN tan 38 65 196 34 0 64 82 0 8 60kN m 2 故第二层土在标高 8 65m 处下a2E 36kN m 2 柱底产生的弯矩为 1Ma 1 1 0 1 7 0 2 3 0 76m mkN 1 2Ra 1280kN 满足承载力要求 3 63 63 63 6 桩身配筋计算桩身配筋计算 计算简图见图 2 由于 8 65m 以上的桩主要用于将基础 抬高 可将其视为柱子进行计算 下半段仍 旧按桩身进行计算 1 第 节轴心受压计算 根据 混凝土结构设计规范 GB50010 2002 第 7 3 2 条 轴心受压构件应满足下式要求 N 0 9 fcAcor f yA s 2 fyA ss0 经计算桩顶竖向力设计值 N 1014 17kN 满足 上式要求 只需进行构造配筋 2 第 节抗弯计算 由于桩身一侧紧靠基坑边 故可认为 段桩身只受一侧的土压力作用 桩侧土压力计算 作用在第 节桩上的主动土压力分布 第一层土标高为 1 65m至 1 75m a1 E 23 79 tan 2 45 5 2 10 tan 45 5 0 下a1E 23 79 18 3 1 75 1 65 tan 2 40 Ma 0 8 143 52 0 76 114 2mKN M 17 5 7 114 2 236 7mKN 根据 混凝土结构设计规范 GB50010 2002 第 7 2 条计算截面配筋 036 0 760800 3 140 1 10 7 236 2 6 s 037 0036 0211 982 0 2 037 0 1 s 2 6 1164 300760982 0 10 7 236 mmAs 根据最小配筋率 S A 0 4 800 800 2560mm 2 按图集配筋 主筋配置14 20 箍筋 8 200 加劲箍 16 2000 S A 4400mm 2 满足要求 3 第 节桩身承载力计算 根据 建筑桩基技术规范 JGJ 94 2008 第 5 8 2 条 得桩的轴向压力设计值 取其 中最大值 N 1014 17kN 2132 6kNQQQ SKPKuK 1066 3kN2132 61 2 1 Ra m m 143 52kN 3 2 6 949 2 3 6 9 36Ma2 桩顶轴向压力设计值应满足下面的公式 pcc Af N 4310 6kN10000 502414 30 6Af pcc N 1014 17kN满足要求 只需构造配筋 综述 该桩身配筋为主筋配置14 20 箍筋 8 200 加劲箍 16 2000 3 73 7 桩身是稳定性验算桩身是稳定性验算 计算简图见图3 1 桩身上主动土压力的计算 将桩顶标高 1 65m 以上的土压力转换为 均布荷载 Q 18 3 1 65 0 35 23 79kN m 2 第一层土标高为 1 65m至 1 75m a1 E 23 79 tan 2 45 10 2 2 10 tan 45 10 2 0 下a1E 23 79 18 3 1 75 1 65 tan 2 45 10 2 2 10 tan 45 10 2 25 62 0 7 20 0 84 1 1kN m 2 第二层土标高为 1 75m 至 10 55m a2E 25 62 tan 2 45 12 7 2 2 41 tan 45 12 7 2 25 62 0 64 82 0 8 49 2kN m 2 下a2E 25 62 19 4 8 8 tan 2 45 12 7 2 2 41 tan 45 12 7 2 196 34 0 64 82 0 8 60kN m 2 第三层土标高为 10 55m至 12 75m a3E 196 34 tan 2 45 14 8 2 2 27 tan 45 14 8 2 196 34 0 59 54 0 77 74 3KN m 2 下a3E 196 34 18 7 2 2 tan 2 45 14 8 2 2 27 tan 45 14 8 2 237 48 0 59 54 0 77 98 5KN m 2 第四层土标高为 12 75m至 17 05m a4E 237 48 tan 2 45 14 5 2 2 26 tan 45 14 5 2 237 48 0 6 52 0 774 102 2KN m 2 下a4E 237 48 18 7 4 3 tan 2 45 14 5 2 2 26 tan 45 14 5 2 317 89 0 6 52 0 774 150 5KN m 2 第五层土标高为 17 05m至 18 15m a5E 317 89 tan 2 45 14 3 2 2 25 tan 45 14 3 2 317 89 0 604 50 0 777 153 2KN m 2 下a5E 317 89 18 7 1 1 tan 2 45 14 3 2 2 25 tan 45 14 3 2 338 46 0 604 50 0 777 165 6KN m 2 第六层土标高为 18 15m至 21 75m a6E 338 46 tan 2 45 30 8 2 2 3 3 tan 45 30 8 2 338 46 0 322 6 6 0 568 105 2KN m 2 下a6E 338 46 18 7 3 6 tan 2 45 30 8 2 2 3 3 tan 45 30 8 2 405 78 0 322 6 6 0 568 127KN m 2 第七层土标高为 21 75m至 28 65m a7E 405 78 tan 2 45 14 5 2 2 27 tan 45 14 5 2 说明 1 根据岩土工程勘察报告 该工程塔吊桩基础持 力层为粉质粘土夹粉土 桩长27m 2 桩的钢筋骨架的主筋连接应采用闪光对焊 不 得采用绑扎连接 主筋接头在同一截面的数量不 得超过50 相邻两根主筋接头截面的距离应大于 35d 并不小于500mm 3 桩身纵向钢筋混凝土保护层厚为40 桩顶入承 台内50 桩身主筋锚入塔吊承台36d 4 材料 桩身砼强度等级C30 塔吊承台砼强度等级C30 塔吊基础下100 厚垫层 C15 钢筋为 级钢 405 78 0 6 54 0 774 201 7KN m 2 a7E 405 78 18 6 6 9 tan 2 45 14 5 2 2 27 tan 45 14 5 2 534 1 0 6 54 0 774 278 7KN m 2 2 桩身上被动土压力的计算 第二层土标高为 8 65m至 10 55m p2E 25 62 19 4 8 65 1 75 tan 2 45 12 7 2 2 41 tan 45 12 7 2 159 48 0 64 65 6 167 7KN m 2 下p2E 196 34 tan 2 45 12 7 2 2 41 tan 45 12 7 2 196 34 0 64 65 6 191 3KN m 2 第三层土标高为 10 55m至 12 75m p3E 196 34 tan 2 45 14 8 2 2 27 tan 45 14 8 2 196 34 0 59 54 0 77 157 4KN m 2 下p3E 196 34 18 7 2 2 tan 2 45 14 8 2 2 27 tan 45 14 8 2 237 48 0 59 54 0 77 181 7KN m 2 第四层土标高为 12 75m至 17 05m p4E 237 48 tan 2 45 14 5 2 2 26 tan 45 14 5 2 237 48 0 6 52 0 774 182 7KN m 2 下p4E 237 48 18 7 4 3 tan 2 45 14 5 2 2 26 tan 45 14 5 2 317 89 0 6 52 0 774 231KN m 2 第五层土标高为 17 05m至 18 15m p5E 317 89 tan 2 45 14 3 2 2 25 tan 45 14 3 2 317 89 0 604 50 0 777 230 9KN m 2 下p5E 317 89 18 7 1 1 tan 2 45 14 3 2 2 25 tan 45 14 3 2 338 46 0 604 50 0 777 243 3KN m 2 第六层土标高为 18 15m至 21 75m p6E 338 46 tan 2 45 30 8 2 2 3 3 tan 45 30 8 2 338 46 0 322 6 6 0 568 112 7KN m 2 下p6E 338 46 18 7 3 6 0 322 6 6 0 568 134 4KN m 2 第七层土标高为 21 75m至 28 65m p7E 405 78 0 6 54 0 774 285 3KN m 2 下p7E 405 78 18 6 6 9 0 6 54 0 774 362 3KN m 2 3 主动土压力对桩最低点的力矩 a1M 1 1 0 1 27 0 2 3 3m mKN a2M 60 18 1 8 8 3 49 2 26 9 8 8 3 82 8m mKN a3M 74 3 15 9 2 2 2 98 5 74 3 15 9 2 2 3 1665 6m mKN a4M 102 2 11 6 4 3 2 150 5 102 2 11 6 4 3 3 2028 2m mKN a5M 153 2 10 5 1 1 2 165 6 153 2 10 5 1 1 3 1827 6m mKN a6M 105 2 6 9 3 6 2 127 105 2 6 9 3 6 3 1091 8m mKN a7M 201 7 6 9 2 278 7 201 7 6 9 3 873m mKN 考虑到桩的直径作为计算宽度 aM 0 8 3 82 8 1665 6 2028 2 1827 6 1091 8 873 6057 6mKN 4 被动土压力对桩最低点的力矩 p2M 167 7 18 1 1 9 2 191